Изготовление электродных материалов накопителей энергии на основе графеноподобного углерода, полученного из луковой шелухи

Abstract

В данной работе представлен синтез графеноподобного углерода из луковой шелухи (ГПУ), использованной в качестве прекурсора, для изготовления электродных материалов накопителей энергии. ГПУ был синтезирован из луковой шелухи (ЛШ) методом предварительной карбонизации при температуре 550 °С и последующей термохимической активации в КОН при температуре 850 °С в реакторе из нержавеющей стали. Структура и морфология полученных образцов ГПУ были исследованы методами СЭМ, рентгенодифракционного анализа, Рамановской спектроскопии. Электрохимические и вольтамперные характеристики (ВАХ) образцов определяли с использованием потенциостат-гальваностата Elins P–40X. Морфология поверхности образца ГПУ–ЛШ показывает, что при карбонизации при температуре 550 °С появляется характерное термическое расслоение материала, которое после активации в КОН при температуре 850 °С позволяет получить развитую поверхность с чешуйками графеноподобного углерода. На рентгеновской дифрактограмме отмечены уширенные пики в области 2 theta 40–50°, характерные для графеноподобных структур. Рамановская спектроскопия определила образование многослойного графена с большим количеством структурных дефектов. Синтезированный порошок ГПУ–ЛШ применялся в качестве активного материала при сборке двухслойного электрохимического конденсатора. Собранный конденсатор показал следующиеи электрохимические характеристики – значение удельной емкости 130 Ф/г и кулоновский КПД 94,7% при гравиметрической плотности тока 1000 мА/г. Полученные результаты демонстрируют эффективность применения графеноподобного углерода, полученного из биоотходов – луковой шелухи, который является перспективным материалом для суперконденсаторов с высоким рабочим напряжением.